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三维打印技术在电化学储能器件中的应用研究进展

三维打印技术在电化学储能器件中的应用研究进展

摘要：三维打印作为一种新型的加工工艺,其独有的复杂形状定制、快速成型的特点使得其正成为电化学储能器件设计与制造领域的研究热点。目前,基于多种三维打印工艺,已经可以初步实现储能器件电极、电解质的打印构筑,且所打印器件在微型化与集成应用等方面均表现出传统工艺难以实现的独特优势。然而,可打印材料的匮乏是目前阻碍三维打印电化学储能器件进一步发展的关键问题。现有的商用可打印材料多为结构材料,其较低的电导率与电化学活性难以满足电化学储能器件的实际应用需求。因此,近年来,研究者们从三维打印的工艺原理出发,通过合理的墨水设计,直接或间接地实现了多种电化学储能器件的打印构筑,所打印器件也表现出较为优异的电化学性能。在此基础上,利用三维打印在复杂结构快速成型方面的优势,研究者们可以根据产品需求,通过结构设计与优化,实现电极、电解质等部件在电化学活性以及力学性能方面的提升,获得具备柔性化、微型化等特征的高性能储能器件。本文全面综述了三维打印技术在储能器件领域的应用研究进展。首先,总结了各类三维打印技术的基本原理以及基于三维打印的电极、电解质设计与构筑的研究现状;其次,讨论了三维打印储能器件在可穿戴设备以及微型电子器件集成等方面的应用案例;最后,结合实际应用需求,分析了三维打印储能器件制备过程中存在的问题及研究方向,以期为三维打印在电化学储能器件领域的应用提供参考。
新能源 2024年05月28日
耦合电解水制氢的绿色有机电合成——电极界面调控策略综述

耦合电解水制氢的绿色有机电合成——电极界面调控策略综述

摘要： 随着全球能源危机和环境污染问题日益加剧，电解水制氢作为一种清洁、高效的制氢技术备受关注。然而，传统电解水阳极析氧反应存在动力学迟缓、过电位高以及氧气副产物等问题，限制了技术的进一步发展。近年来，研究人员发展了利用电解水阳极生成的活性氧物种（ROS）（*OOH、*OH和*O等） 实现有机物选择性氧化的系列策略，可以有效提升电解水的能量、原子利用率，减少能耗，提升生产附加值。电极界面作为电化学反应的场所，电极材料的多尺度结构、反应底物的吸附行为等，都影响着耦合电解水制氢的绿色有机氧化效率和选择性。因此，本文综述了利用活性氧物种氧化有机物耦合电解水制氢的电极表面调控策略，重点讨论了电极强化“界面-底物”过程的作用、电极控制荷质传递过程以及电极调控反应作用机理等三个方面。通过掺杂、构筑应变、引入空位和异质结等手段调控电极电子结构，能够促进ROS生成和反应底物吸附，提升反应选择性与效率；通过采用恒电位和脉冲电解等多种电化学方法，可以调控电极材料的金属价态和电子传递速率，优化反应动力学；通过引入介体或添加剂、开发双效催化剂以及表面插层等手段，可以有效调控电极表面对ROS的吸附与利用，同时调节电极对反应底物的吸附特性。未来研究将集中于电极表面催化形态精准调控、催化剂活性位点优化以及机理研究，推动电解水制氢与绿色有机电化学合成的协同发展，为新能源和绿色化学的应用提供新思路。
新能源 2026年08月08日
固态锂电池研究及产业化进展

固态锂电池研究及产业化进展

摘要：相比于传统液态锂离子电池，固态锂电池(SSLB)用固态电解质代替有机电解液，安全性和能量密度均大大提升，可以有效降低电动汽车安全隐患和缓解用户续航里程焦虑。固态电解质作为电子绝缘体和离子导体是SSLB核心要素之一，同时其存在离子电导率低、界面阻抗大和界面稳定性差等问题。通过研究近期相关文献，对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物固态电解质以及复合固态电解质锂电池的离子导电机理、研究进展、存在的主要问题及解决方案进行了综述和讨论。对于提高离子电导率，重点介绍了调整固态电解质组分的方法。对于改善界面问题，主要介绍了界面设计和制成工艺方法改善思路。综合分析表明，通过掺杂和包覆改性固态电解质、探索先进界面研究和诊断技术并指导设计具有优良锂离子传输能力的界面、创新和优化工艺能有效地提升固态电解质综合性能。最后列举了国内外重点企业的固态锂电池产业化进程，对固态锂电池未来应用前景进行了分析和展望。
新能源 2024年05月05日
快充型钠离子电池非水电解液研究进展

快充型钠离子电池非水电解液研究进展

摘要：钠离子电池由于钠元素储量丰富、成本低廉以及与锂离子电池相似的工作原理而备受瞩目，在规模化储能领域展现出巨大的应用潜力。开发具有快速充放电能力的钠离子电池，可有力支撑规模储能的调频应用。电解液作为钠离子电池的关键组分在电极/电解液界面反应中扮演着重要角色，成为决定钠离子电池快充特性的关键因素。本文首先分析了钠离子电池中快充型电解液所面临的机遇和挑战。其次，从电解液的传输特性和电化学稳定性两方面着手，探讨了钠离子电池快充性能和电解液性质之间的密切关系。最后，基于不同溶剂体系，总结了快充型电解液的发展现状，提出一般性的设计策略。通过本文的综合分析，将为快速充放电能力的钠离子电池的研发提供有益的指导和启示。
新能源 2026年05月08日
面向电化学储能的多孔炭材料

面向电化学储能的多孔炭材料

摘要：多孔炭材料具有质量轻、比表面积大、导电性好和稳定性高的优点，在电化学储能领域得到了广泛的应用。近几十年来，多孔炭材料的结构构筑和功能化设计取得了较大的进步。本文以多孔炭在不同储能器件中的应用发展为导向，结合多孔炭结构设计和功能化发展，综述了其在锂离子电池、锂空气电池、锂硫电池、锂负极保护、钠离子电池、钾离子电池等电化学储能器件中的研究成果和进展，最后总结了多孔炭的结构控制和功能化的策略，并展望了多孔炭材料未来研究的方向和挑战。
新能源 2024年05月08日
直接氨固体氧化物燃料电池的电极设计与反应机制研究进展

直接氨固体氧化物燃料电池的电极设计与反应机制研究进展

摘要：氨(NH3)是一种储运成本低且本质安全性高的“零碳富氢”能源载体, 直接氨固体氧化物燃料电池(NH3-SOFC)技术是实现NH3能源清洁高效利用的有效途径, 在分布式发电、热电联供等领域具有重要的应用前景, 其技术突破关键在于开发新型高效的电极材料. 本文介绍了NH3-SOFC技术的研究背景、发展现状和工作原理, 重点介绍了近年来本课题组围绕NH3-SOFC的电极材料开发与反应模型构建方面取得的研究进展, 综述了不同电极材料体系的改进思路与优化策略, 并详细分析了导致不同电极材料性能差异的内在原因. 最后, 对NH3-SOFC技术的未来发展方向进行了展望.
新能源 2026年07月01日
静电纺丝法制备陶瓷纤维及其光催化性能

静电纺丝法制备陶瓷纤维及其光催化性能

摘要：光催化材料可转换太阳能为化学能，实现水体污染物降解、制氢等功能，在清洁能源与环境保护方面具有广阔的应用前景。静电纺丝法制备的陶瓷纤维是备受关注的光催化材料之一。目前，光催化技术的发展主要受限于光响应范围和载流子利用率。优化光催化过程的效率仍然存在许多挑战。本文首先对光催化过程的基本原理和技术瓶颈进行了阐述，并简述了静电纺丝制备陶瓷纤维的原理及方法。系统介绍了在静电纺丝陶瓷纤维中，通过前驱体成分设计、静电纺丝参数控制、热处理工艺调控等工艺设计，利用掺杂、表面等离子共振、上转换发光等策略，拓展可见光吸收范围的方法。同时，阐释了在电纺陶瓷纤维中构筑各类异质结构进而调控载流子迁移路径的方法。最后，本文对静电纺丝法制备的陶瓷纤维在光催化领域的潜在研究方向进行了总结与展望，以期能推动新型陶瓷纤维光催化材料的发展。
新能源 2025年03月11日
磷酸铁锂正极材料改性研究进展

磷酸铁锂正极材料改性研究进展

摘要：锂离子二次电池(LIBs)是当今新能源领域的主流储能器件。磷酸铁锂(LiFePO4)凭借高能量密度、低成本、稳定的充放电平台、环境友好、安全性高等优势，成为应用最为广泛的锂离子电池正极材料之一。如何提高其输出功率以及低温下的能量密度和使用寿命，是磷酸铁锂正极材料面临的主要挑战。本文通过对近期相关文献的探讨，归纳总结了近年来针对磷酸铁锂正极材料的主流改性策略。详细分析了元素掺杂提高材料电化学性能的内在机理，梳理了不同包覆剂对磷酸铁锂的保护机制，这两种手段可有效提高磷酸铁锂正极材料的电子电导率和离子扩散速率，实现材料更高的能量密度、更长的循环寿命和更高的倍率性能。此外也总结了磷酸铁锂常见补锂添加剂的特性及其对正极首圈库仑效率和放电比容量的改善行为。综合分析表明，多种元素共掺杂，先进碳材料包覆和高容量补锂材料的添加有望成为提升磷酸铁锂电化学性能的重要策略。最后，对磷酸铁锂正极未来在商业化生产改良和开发柔性电极等方向的发展前景和面临的挑战进行了展望。
新能源 2024年05月05日
锂离子在固态聚合物电解质中传输机制

锂离子在固态聚合物电解质中传输机制

摘要：【目的】为了设计新型高性能固态聚合物电解质（solid polymer electrolytes，SPEs），深入探讨锂离子在SPEs中的传输机制是核心科学问题，可以在根本上实现高性能SPEs 的理性设计。【研究现状】分析阿伦尼乌斯模型、 Vogel-Tammann-Fulcher（VTF）模型和William-Landel-Ferry（WLF）模型等经典离子传输理论模型的特征及其适用范围； 重点阐述近年来利用先进光谱技术（如红外光谱、 太赫兹光谱等）在实时观测锂离子传输过程中配位环境动态变化方面取得的实验进展；综述分子动力学（molecular dynamics，MD）模拟中的经典分子动力学模拟、 粗粒化分子动力学模拟、 从头计算分子动力学及机器学习分子动力学模拟在该领域的研究现状与发展趋势。【结论与展望】认为先进模拟技术与实验光谱技术协同发展，在解决复杂界面问题等挑战性课题中将发挥越来越重要的作用，为理性设计SPEs提供坚实依据；经典MD模拟具有在计算效率与精度间的良好平衡，仍是当前研究锂离子传输机制的主要手段。
新能源 2026年04月28日
耐候钢用于光伏支架的耐腐蚀优势

耐候钢用于光伏支架的耐腐蚀优势

摘要：金属腐蚀给光伏支架带来了巨大的经济损失及安全隐患，在不断的研究过程中，针对钢材防腐，提出了各种各样的防腐方法：保护层法、电化学保护法、外加电流保护、用电镀、热镀、喷镀等；但是这些方法不仅工艺比较繁琐，而且增加生产成本，容易造成环境污染，破坏生态环境。在市场需求及国家政策的推动下，耐候钢成为了首要选择。耐候耐蚀钢，在冶炼工艺中加入Cu、P、Cr、Ni、Mn 等几十种稀有元素，使钢体表面在大气环境下逐渐形成非常致密超薄、牢固的氧化层（钝化层），隔绝了氧气和水分子与钢材内部元素化学反应造成的进一步腐蚀，自身具有很好的耐大气腐蚀能力。大大降低了生产成本以及后期维护成本。
新能源 2024年05月06日